Износостойкий чугун

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19 С 22 С 37 1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН в частности к износостойким чугунам для изготовления литых деталей, работающих в условиях ударно-абразивнрго износа, СущноСть изобретения: чугун дополнительно содержит азот, кальций и фосфор при следующем соотношении компонентов, мас. 7 ь: углерод 2,3-3,3, кремний 0,9 - 2,0, марганец 0,4 - 0,8, церий 0,02-0,1, титан 0,7- 1,4, алюминий 0,05-0,7, медь 0,05 - 0,5, никель 0,02-2,1, хром 5,31-12,8, азот 0,05 - 0,3, фосфор 0,10 - 0,6, кальций 0,002 - 0,01, железо - остальное. Данный чугун имеет следующие свойства: НВ 467 - 565, ударно-абразивная износостойкость 17-23 мг/гс, относительная стойкость против фретинг-коррозии 9,7-11,0 Кфк, эксплуатационная стойкость 935-1062 ч. 2 табл. ение тельВведение хрома легирует и упрочняет матрицу, увеличивает количество карбидов, повышает твердость и иЗносостойкость, что повышает эксплуатационные свойства. При концентрации хрома до 5,31 мас. о/, упрочнение. матрицы, повышение твердости и эксплуатационных свойств недостаточны. При увеличении содержания хрома более 12,8 мас. % укрупняются карбиды, снижаются пластические свойства и эксплуатационные свойства и стойкость.Введение церия в количестве 0,02 - 0,1 мас. О обусловлено его сфероидизирующим и модифицирующим влиянием, способностью измельчать структуру и повышать прочностные и эксплуатационные свойства. При его концентрации до 0,02 мас.модифицирующий эффект недостаточен, а механические и эксплуатационные свойства низкие. При повышении концентрации цеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) П роиз водствен ное объедин(56) Авторское свидетельство СССРМ 195118, кл, С 22 С 37/10, 1970.Патент Великобритании М 1472292,кл. С 7 А,1971.Авторское свидетельство СССРВ 867942, кл. С 22 С 37/10, 1981.(57) Изобретение относится к металлургии,Изобретение относится к металлургии, в частности к износостойким легированным чугунам для работы в условиях ударно-абразивного износа.Цель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости, твердости, ударно-абразивной износостойкости и относительной стойкости против фретинг-коррозии.Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим.Введение азота измельчает структуру, образуя нитриды и карбонитриды, повышает износо- и эксплуатационную стойкость. Его влияние начинает сказываться с концентрации 0,05 мас. О. При увеличении содержания азота более 0,3 мас,о/ увеличивается концентрация нитридов по границам зерен, снижается удароустойчивость и ударно-абразивная износостойкость. 1763506 А 1рия более 0,1 мас, увеличивается угаркомпонентов, неоднородность структуры иконцентрация неметаллических включенийпо границам зерен, что снижает ударно-абразивную стойкость и эксплуатационные 5свойства.Введение алюминия (0,05 - 0,7) мас,,меди (0,05 - 0,5) мас. фи никеля (0,02 - 2,1)мас, легирует матрицу, повышает стойкость ее к фретинг-коррозии, ударам и износу, повышает эксплуатационную стойкость.При содержании менее нижних пределов эксплуатационные свойства недостаточны, а присодержании более верхних пределов - снижается твердость и эксплуатационные свойства,Введение титана (0,7 - 1,4) мас. фи фос-.фора (0,10 - 0,6) мас. задерживает ростзерен, расширяя интервал закалочных температур, обеспечивает образование сложнцх карбидов, которые, будучи болеедисперсными и менее склонными к коагуляции, существенно повышают износостойкость и эксплуатационные свойства чугунакак в литом соотношении, так и после термической обработки, При концентрации титана до 0,7 мас, фи фосфора до 0,10 мас.;основной упрочняющей фазой в структуреявляются крупные карбиды типа М 2 С и карбиды цементитного типа, а износостойкость, микротвердость и эксплуатационныесвойства недостаточны. При их содержанииболее верхних пределов снижаются однородность структуры и стабильность механических и эксплуатационных свойств. 35Кальций в количестве (0,002 - 0,01) мас.и алюминий (0,05 - 0,7) мас.очищаютграницы зерен и повышают эксплуатационную стойкость. При содержании кальция более 0,01 мас. и алюминия более 0,7 мас. 40происходит графитизация и снижаютсяплотность, твердость чугуна, его эксплуатационные свойства. При содержании кальция до 0,002 мас. и алюминия менее 0,05мас. увеличивается концентрация включений неметаллического характера в чугуне,снижаются компактность графита, износостойкость и надежность деталей, работающих в условиях ударно-абразивного износа.Содержание основных компонентов: углерод (2,3-3,3) мас. ф , кремний (0,9-2,0)мас, и марганец (0,4-0,8) мас. фпринятос учетом производства износостойких отливок, работающих в условиях ударно-абразивного износа. При содержании их больше 55верхних пределов снижаются твердость,удароустойчивость и эксплуатационные свойства. При концентрации менее нижних пределов снижаются однородность структуры, эксплуатационная стойкость,П р и м е р. Выплавку чугунов проводят в индукционных тигельных печах типа МГП, В качестве шихтовых материалов используют чугунный лом, литейные и передельные чугуны, никель, возврат собственного производства и ферросплавы, Технология плавки включает расплавление передельного и литейного чугунов, чугунного лома, введение возврата собственного производства, феррохрома, ферромарганца и силикокальция, микролегирование алюминием и никелем, модифицирование ферроцерием и ферротитаном, Заливку литейных форм производят модифицированным чугуном при температуре 1430- 1460 С.В табл. 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок; в табл, 2 - механические и эксплуатационные свойства чугунов. Испытания на износостойкость проводили по ГОСТ 23.207 - 79. Определение механических свойств проводили на стандартных образцах,Как видно из данных табл. 2, предлагаемый чугун обладает более высокими значениями эксплуатационных свойств, чем базовый чугун. Формула изобретения Износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, церий, титан, алюминий, медь, никель, хром и железо, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости, твердости, ударно-абразивной износостойкости и относительной стойкости против фретингкоррозии, он дополнительно содержит азот, фосфор и кальций при следующем соотношении компонентов, мас..Углерод 2,3-3,3 Кремний 0,9-2,0 Марганец 0,4-0,8 Церий 0,02 - 0,1 Титан 0,7 - 1,4 Алюминий 0,05 - 0,7 Медь 0,05-0,5 Никель 0,02-2,1 Хром 5,31 - 12,8 Азот 0,05 - 0,3 Фосфор 0,10 - 0,6Кальций 0,002-0,01 Железо Остальное1763506 Таблица 1 лица 2 Составитель Г.Дудик Техред М,Моргентал ктор М,Петр едакт Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 оизводственно-издательский ком Заказ 3431 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5